 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 原料：全脂奶粉；乳清蛋白；低聚木糖；共軛亞油酸甘油酯微囊粉（亞油酸含量78%）、亞麻籽油微囊粉（α-亞麻酸含量21.5%）；麥芽糊精。 調(diào)制乳粉配方：由乳固體（全脂奶粉、乳清蛋白）、不飽和脂肪酸（共軛亞油酸甘油酯微囊粉、亞麻籽油微囊粉）、低聚木糖和麥芽糊精組成。 調(diào)制乳粉制備方法：以30 g計(jì)（不足用麥芽糊精進(jìn)行補(bǔ)充），將乳固體、不飽和脂肪酸、低聚木糖及麥芽糊精過60目篩，按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)量分別稱取，置于50 mL離心管，渦旋混合5 min，即得調(diào)制乳粉樣品。 調(diào)制乳粉配制原則：調(diào)制乳粉質(zhì)量為30 g，根據(jù)中國居民膳食指南科學(xué)研究報(bào)告（2021），每日應(yīng)攝入奶及奶制品200~300 g，且奶粉復(fù)溶比例為1：8時(shí)與牛奶的營養(yǎng)含量相似，調(diào)制乳粉30 g相當(dāng)于每日飲用270 g牛奶，乳固體中全脂奶粉和乳清蛋白的添加比例5：1；參照GB 19644—2010 《乳粉》中蛋白質(zhì)含量高于16.5%的要求，低聚木糖添加量≤3 g/d。不飽和脂肪酸添加量為亞油酸：亞麻酸=2：1，依據(jù)共軛亞油酸甘油酯微囊粉和亞麻籽油微囊粉中亞油酸和亞麻酸含量計(jì)算。 調(diào)制乳粉單因素試驗(yàn)：以RHB 201—2004《全脂乳粉 感官評(píng)鑒細(xì)則》作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行單因素試驗(yàn)，確定乳固體、低聚木糖、不飽和脂肪酸3個(gè)成分的最適添加量。 乳固體添加量對(duì)調(diào)制乳粉的影響：固定低聚木糖添加量0.3 g、不飽和脂肪酸添加量4.2 g，分別添加乳固體21.0、21.9、22.8、23.7、24.6 g，渦旋混合5 min，進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。 低聚木糖添加量對(duì)調(diào)制乳粉的影響：確定乳固體添加量，不飽和脂肪酸添加量4.2 g，分別添加低聚木糖0.1、0.3、0.6、0.9、1.2 g，并將上述組分渦旋混合5 min，進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。 不飽和脂肪酸添加量對(duì)調(diào)制乳粉的影響：確定乳固體添加量、低聚木糖添加量，分別添加不飽和脂肪酸4.2、5.1、6.0、6.9、7.8 g，將上述組分渦旋混合5 min，進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。 調(diào)制乳粉正交試驗(yàn)：通過單因素試驗(yàn)得到各因素的較優(yōu)區(qū)間，選定（A）乳固體、（B）低聚木糖、（C）不飽和脂肪酸3個(gè)因素較為理想的添加量范圍，并確定3個(gè)水平，采用L9（34）正交試驗(yàn)，得到9組配方，利用感官評(píng)價(jià)模糊數(shù)學(xué)對(duì)9組配方進(jìn)行分析，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素、水平及編碼見表1。
感官評(píng)定方法：由10人（均為食品實(shí)驗(yàn)室學(xué)生）組成調(diào)制乳粉感官評(píng)定組對(duì)調(diào)制乳粉進(jìn)行感官評(píng)定，總分100分，將評(píng)分分為優(yōu)、良、中、差4個(gè)等級(jí)，感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)表見表2。
模糊數(shù)學(xué)分析方法：為了便于權(quán)重分配，將評(píng)判調(diào)制乳粉感官評(píng)價(jià)得分的評(píng)價(jià)指標(biāo)分為 4個(gè)因素分別為色澤（u1）、組織狀態(tài)（u2）、沖調(diào)性（u3）、滋味氣味（u4），即因素集U={u1, u2, u3, u4}。并以優(yōu)、良、中、差4個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)對(duì)每個(gè)評(píng)價(jià)因素進(jìn)行評(píng)定，確定評(píng)價(jià)集V={V1, V2, V3, V4}={優(yōu)，良，中，差}。由于各因素指標(biāo)對(duì)調(diào)制乳粉感官品質(zhì)具有不同的影響程度，因此選用用戶調(diào)查法即選擇感官評(píng)定小組的10位成員對(duì)權(quán)重進(jìn)行評(píng)定，根據(jù)調(diào)制乳粉的色澤、組織狀態(tài)、沖調(diào)性和滋味氣味各因素重要程度占比進(jìn)行打分，確定權(quán)重集X={X1, X2, X3, X4}。再依照得分結(jié)果，確立模糊數(shù)學(xué)矩陣R，模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)模型為B=X·R，對(duì)樣品進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。 調(diào)制乳粉理化指標(biāo)的測定：測定調(diào)制乳粉中的蛋白質(zhì)含量、脂肪含量、復(fù)原乳酸度、雜質(zhì)度、水分含量。 調(diào)制乳粉對(duì)前脂肪細(xì)胞脂滴積累的影響：將細(xì)胞試驗(yàn)設(shè)置13組，具體分組見表3，在對(duì)前脂肪細(xì)胞誘導(dǎo)分化前分別加入各組樣品，探究調(diào)制乳粉對(duì)3T3-L1前脂肪細(xì)胞脂滴積累的影響；GW9662作為PPAR拮抗劑可以抑制脂肪細(xì)胞分化，將此作為對(duì)照組與正交試驗(yàn)各配方組進(jìn)行對(duì)比，篩選抑制脂肪細(xì)胞脂滴積累效果較好的配方組。
將3T3-L1前脂肪細(xì)胞培養(yǎng)、分化、誘導(dǎo)后，進(jìn)行油紅O染色，用顯微鏡觀察圖像并拍照記錄。 試驗(yàn)結(jié)果 （1）單因素試驗(yàn)各組分添加量對(duì)調(diào)制乳粉的影響 由圖1-a可知，乳固體添加量對(duì)調(diào)制乳粉整體得分影響較小，感官評(píng)價(jià)得分隨乳固體添加量的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，當(dāng)乳固體添加量為21.9 g時(shí)，其得分最高為93.50 分，因此，乳固體的添加量為21.9 g時(shí)，感官品質(zhì)最佳。 由圖1-b可知，隨著低聚木糖添加量的升高，調(diào)制乳粉的感官評(píng)價(jià)得分先升高后降低，其添加量對(duì)得分有顯著影響，當(dāng)添加量在0.1~0.6 g范圍變化時(shí)，調(diào)制乳粉的感官評(píng)價(jià)得分有明顯的升高，0.6 g時(shí)感官評(píng)價(jià)得分最高為95.17分，當(dāng)添加量大于0.6 g時(shí)，其感官評(píng)價(jià)得分明顯下降，因此，低聚木糖的添加量為0.6 g時(shí)，感官品質(zhì)最佳。 由圖1-c可知，不飽和脂肪酸添加量對(duì)感官品質(zhì)有明顯影響，隨著不飽和脂肪酸添加量的增加，評(píng)分先增加后減少，添加量為6.0 g時(shí)感官評(píng)價(jià)評(píng)分最高為92.83分，因此，不飽和脂肪酸的添加量為6.0 g時(shí)，感官品質(zhì)最佳。
權(quán)重的確定 由表4可知，根據(jù)10名感官評(píng)定小組成員投票結(jié)果得出，調(diào)制乳粉感官評(píng)價(jià)4個(gè)因素色澤、組織狀態(tài)、沖調(diào)性和滋味氣味的權(quán)重分別為0.14、0.19、0.30和0.37，確定權(quán)重集X={X1, X2, X3, X4}={0.14，0.19，0.30，0.37}。
由表5可知，根據(jù)10名感官評(píng)價(jià)小組成員對(duì)9組調(diào)制乳粉的模糊評(píng)定結(jié)果得出，不同配方的調(diào)制乳粉對(duì)色澤、組織狀態(tài)、沖調(diào)性和滋味氣味影響各異，需要采用模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)對(duì)評(píng)定結(jié)果進(jìn)行分析。
將表5中的評(píng)分除以感官評(píng)價(jià)小組人員總數(shù)10人，建立色澤、組織狀態(tài)、沖調(diào)性和滋味氣味4個(gè)單因素模糊評(píng)價(jià)矩陣，分別為 u1={0.1，0.7，0.2，0.0} ；u2={0.2，0.6，0.2，0.0}；u3={0.1，0.4，0.5，0.0}；u4={0.1，0.5，0.4，0.0}，則9組試驗(yàn)調(diào)制乳粉配方的四因素模糊矩陣可表示為R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9：
根據(jù)模糊綜合評(píng)判數(shù)學(xué)模型原理進(jìn)行模糊變換，可得B=X·R，則對(duì)第n號(hào)樣品評(píng)價(jià)結(jié)果為Bn=X·Rn，得到各正交試驗(yàn)調(diào)制乳粉的綜合評(píng)判結(jié)果，以試驗(yàn)1的調(diào)制乳粉配方的評(píng)分為例：
同理，可得其他試驗(yàn)調(diào)制乳粉的模糊評(píng)價(jià)結(jié)果，將各個(gè)樣品的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果分別乘以評(píng)價(jià)集，并對(duì)優(yōu)、良、中、差進(jìn)行賦值，即 V={V1, V2, V3, V4}={100，90，80，70}，得到各試驗(yàn)的感官綜合評(píng)分見表 6。
（3）正交試驗(yàn)結(jié)果 由表7可知，影響調(diào)制乳粉感官評(píng)價(jià)的主次因素是C（不飽和脂肪酸）＞B（低聚木糖）＞A（乳固體）。
由表9可知，誘導(dǎo)組與空白組相比，脂肪細(xì)胞面積增長且有顯著差異（P<0.05），證明造模成功；全脂奶粉組與誘導(dǎo)組相比，脂肪細(xì)胞面積增加，說明全脂奶粉對(duì)脂肪細(xì)胞有增殖效果；正交試驗(yàn)2、3、4、7組分別與誘導(dǎo)組及全脂奶粉組相比，脂肪細(xì)胞面積均顯著降低（P<0.05），但與GW9662對(duì)照組相比脂肪細(xì)胞面積沒有顯著差異（P<0.05），說明正交試驗(yàn)2、3、4、7水平奶粉具有抑制脂肪細(xì)胞增殖的效果；正交試驗(yàn)配方2效果最好，配方3、4、7次之，通過兩兩比較分析正交試驗(yàn)2水平與3水平、4水平之間的脂肪細(xì)胞面積差異不顯著（P＞0.05），與7水平差異顯著（P<0.05），綜合感官評(píng)鑒得分，最終配方選用正交試驗(yàn)3水平：乳固體21.6 g、低聚木糖0.75 g、不飽和脂肪酸6.6 g、麥芽糊精1.05 g。
（5）營養(yǎng)成分理化指標(biāo)的測定 由表10可知，調(diào)制乳粉具有較高的蛋白質(zhì)含量，脂肪含量達(dá)到全脂奶粉的脂肪要求，可滿足營養(yǎng)攝入；調(diào)制乳粉的平均水分含量為3.02%，由于原輔料都為粉末產(chǎn)品，較低的水分含量可以防止微生物生長；復(fù)原乳的酸度和雜質(zhì)度都符合國標(biāo)對(duì)乳粉的要求，適宜的酸度可保證其質(zhì)量安全。
調(diào)制乳粉配方（以30 g計(jì)）各組分添加量為：乳固體添加量21.6 g（全脂奶粉添加量 18.0 g、乳清蛋白添加量3.6 g）、低聚木糖添加量0.6 g、不飽和脂肪酸添加量6.6 g（共軛亞油酸甘油酯微囊粉添加量2.3455 g、亞麻籽油微囊粉添加量4.2545 g）、麥芽糊精添加量1.2 g時(shí)，所制得的調(diào)制乳粉呈乳黃色、沖調(diào)性較好、具有濃郁乳香味，蛋白質(zhì)含量、脂肪含量、復(fù)原乳酸度、雜質(zhì)度、水分含量均符合GB 19644—2010 乳粉對(duì)調(diào)制乳粉的要求，且感官品質(zhì)符合國標(biāo)要求，與全脂奶粉相比調(diào)制乳粉可顯著降低 3T3-L1 前脂肪細(xì)胞脂滴面積（P<0.05），對(duì)脂肪細(xì)胞增殖有抑制效果。
參考資料： 沙迪昕,楊曉君,許賀志翔等.含不飽和脂肪酸調(diào)制乳粉配方優(yōu)化及理化性質(zhì)分析[J/OL].食品與發(fā)酵工業(yè):1-11. |
